Solarzellen nähern sich 50-Prozent-Marke

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Weltrekordsolarzelle mit 44,7 Prozent Wirkungsgrad, bestehend aus vier Teilsolarzellen auf Basis von III-V Halbleitern, für die Anwendung in der Konzentrator-Photovoltaik

Bereits im Mai dieses Jahres erzielte ein deutsch-französisches Forschungsteam einen 43,6-prozentigen Wirkungsgrad bei einer Solarzelle. Nun ziehen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) gemeinsam mit Soitec, CEA-Leti und dem Helmholtz Zentrum Berlin nach uns präsentiert eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 44,7 Prozent bei einer 297-fachen Konzentration des Sonnenlichts. Das ist ein neuer Rekord.

Ein Wirkungsgrad von 44,7 Prozent, das bedeutet, dass nahezu die Hälfte des auf die Solarzelle treffenden Sonnenlichts in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Möglich wird dies durch sogenannte Mehrfachsolarzellen: mehrere Zellen aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien werden übereinander gestapelt. Jede Teilzelle absorbiert einen jeweils anderen Spektralbereich des Sonnenlichts: von der Ultraviolettestrahlung über Infrarotlicht bis hin zur längerwelligen Wärmestrahlung. So kann ein möglichst breiter Teil des Energiespektrums energetisch genutzt werden. Die Ausbeute der Solarzelle erhöht sich ganz massiv. Das bedeutet Kostensenkung und Effizienzsteigerung.

Ursprünglich stammt die Mehrfachsolarzelle aus der Weltraumtechnologie. Inzwischen setzt man sie in der Konzentrator-Photovoltaik (CPV) ein. Die Technologie ermöglicht an sonnenreichen Standorten der Welt doppelt so hohe Wirkungsgrade wie konventionelle Solaranlagen.

Drei Jahre haben die Wissenschaftler an der neuen Solarzellenstruktur gearbeitet. Dr. Frank Dimroth – Abteilungs- und Projektleiter für das Entwicklungsvorhaben am Fraunhofer ISE, erklärt: „Diese Vierfachsolarzelle enthält unser über viele Jahre angesammeltes Wissen.

Neben verbessertem Material und optimierter Struktur spielt vor allem ein neues Verfahren, das Wafer-Bonden, eine zentrale Rolle. Mit diesem Verfahren verbinden wir zwei Halbleiterkristalle miteinander, die aufgrund unterschiedlicher Kristallgitter nicht aufeinander passen. So können wir die optimale Halbleiterkombination für höchsteffiziente Solarzellen herstellen“.

André Auberton-Hervé, Vorstandsvorsitzender und Geschäftsführer von Soitec, ergänzt, dieser Weltrekord bestätige die Beschleunigung der Roadmap hin zu höheren Wirkungsgraden, ein Schlüsselfaktor für die Wettbewerbsfähigkeit der eigenen CPV-Systeme. Man sei sehr stolz auf dieses Ergebnis, die ein Beweis für eine erfolgreiche Kooperation sei.

Josephin Lehnert

 

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